Fysicochemie:Kwantumchemie II 2009-2010

Physical chemistry:Quantum chemistry II

P. GEERLINGS (email: pgeerlin@vub.ac.be )

Vakgroep Scheikunde

Opleiding Bachelor in de Chemie

Faculteit Wetenschappen en Bio-ingenieurswetenschappen


5 studiepunten in het 1ste semester en 125 uren studietijd

26 contacturen Hoorcollege ( P. GEERLINGS )
26 contacturen Werkcollege, Oefeningen of Practica ( P. GEERLINGS )

Eindcompetenties

Doelstellingen

De cursus legt,uitgaande van de basisvorming op het vlak van de kwantummechanica in Kwantumchemie I(2BA),de basis voor de spectroscopie en voor de discussie van de relatie structuur,elektronenverdeling en reactiviteit in diverse takken van de chemie.
Hiertoe wordt in het eerste gedeelte vertrokken van een gedetailleerde  studie van het (exact oplosbare)waterstof atoom,modelsysteem voor alle atomen en uitbreidbaar naar  moleculen voor wat betreft hun elektronische structuur.Veel aandacht wordt vervolgens  besteed aan de studie van benaderingsmethodes zowel op de tijdsonafhankelijke als tijdsafhankelijke Schrödingervergelijking.Hierop sluit de studie aan van de elektronische structuur van meer-elektronatomen en van eenvoudige moleculen.
In de cursus Kwantumchemie:Spectroscopie en Fysische Organische Chemie van 1MA wordt de in deze cursus opgebouwde know how gebruikt voor de studie van de elektronenverdeling in organische moleculen en de gevolgen ervan voor  reactiviteit en voor een studie van de meest courante spectroscopieën die in de chemie aan bod komen:atomaire,IR,Raman,UV,NMR,ESR.
In de cursus wordt veel aandacht besteed aan de afleiding van de resultaten:fysisch inzicht primeert echter met analyse van beginsituatie,verantwoording van eventuele benaderingen en kritische analyse van de eindsituatie .In de Oefeningen wordt een combinatie gemaakt van verder inoefenen van het formalisme (cfr. Kwantumchemie I) en het uitvoeren van numerieke berekenningen in toepassingen met de nadruk op de chemische relevantie.Naar het einde van het cursus wordt in de Oefeningen  ook een inleiding gegeven tot het gebruik van kwantumchemische softwarepaketten.

Eindcompetenties

De student
.kan het  formalisme van de kwantummechanica toepassen bij de studie van atomen en eenvoudige moleculen.
.verwerft inzicht in de wijze waarop het H-atoom als exact oplosbaar systeem een pilootrol speelt bij de studie van meer complexe atomen en moleculen.
.kan kritisch omgaan met benaderingsmethodes en zich een oordeel vormen in hun voor- en nadelelen in eenvoudige situaties.
.kan de concepten toepassen en beschikt over de nodige  rekenvaardigheden m.i.v.numeriek rekenen om eenvoudige problemen op te lossen .  

Terug naar boven

Aanbevolen voorkennis

Kwantumchemie I
Terug naar boven

Inhoud

Hoorcollege

Opmerking:de nummering sluit aan bij deze van Kwantumchemie I

Deel 2:Exact Oplosbare Systemen;het Waterstofatoom

Deel 3:De spin van het elektron

Deel 4:Benaderingsmethoden:Rayleigh Schrödinger storingsrekening,variatierekening,
      Tijdsafhankelijke storingsrekening.

Deel 5:Koppeling van hoekmomenten

Deel 6:Meer-elektronensystemen:atomen(He atoom,Centraal krachtveldbenadering )

Deel 7:Kwantummechanica en moleculaire structuur

Deel 8:Meer-elektronsystemen:moleculen(H2+,H2 en diatomische moleculen, polyatomische moleculen)

Oefeningen (Selectie)

H-atoom      .analytisch: eigenschappen hoekmomentoperatoren
                   .numeriek: eigenwaarden en spectrale overgangen
                    orbitalen :pooldiagrammen voor d-orbiaten en constructie van
                                  grenscontourdiagrammen.
Benaderingsmethodes   .variatierekening voor het H-atoom
                    .Rayleigh Schrödinger storingstheorie met ontaarding

Koppeling van hoekmomenten

He-atoom

Demonstratie van Kwantumchemische softwarepaketten.
Terug naar boven

Studiemateriaal

Een volledig collegedictaat is ter beschikking(Fysicochemie:Kwantumchemie II P.Geerlings,VUB Uitgaven)

Aanvullend studiemateriaal:
Als belangrijkste referentie geldt:P.W.Atkins en R.S.Friedman "Molecular Quantum Mechanics" Fourth Edition,Oxford University Press,Oxford ,2005;
(dit boek kan ook voor de hogervermelde aansluitende cursus in 1MA gebruikt worden)
Terug naar boven

Wijze examineren

Het examen bestaat uit een gedeelte Oefeningen (schriftelijk met open boek)met een aantal problemen vergelijkbaar met deze in de oefeningensessies  en aansluitend Theorie(gesloten boek:mondeling na schriftelijke voorbereiding)met eerder overzichtsvragen .

In de oefeningen wordt gepeild naar fysisch inzicht en rekenvaardigheden ,in het mondeling examen  wordt de zin voor kritische  analyse en synthese getoest.

Terug naar boven

Vrije Universiteit Brussel • Algemene Chemie • Pleinlaan 2 • 1050 Elsene • Tel.: 02/629.33.09 • Webmaster • 2009